DE19521421A1 - Steuerbarer Schrägaufzug - Google Patents
Steuerbarer SchrägaufzugInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Schrägaufzug mit einem
teleskopierbaren Leiterpaket, das je nach Betriebshöhe
eine entsprechend lange Leiter-Anordnung bildet und mit
Hilfe eines ersten Seilzuges, dessen (erste) Seiltrommel
über einen steuerbaren Hydraulikmotor antreibbar ist,
aus- und einfahrbar ist,
und mit einem auf der Leiter-Anordnung auf- und
abbeweglichen Schlitten, der mit Hilfe eines zweiten
Seilzuges, dessen Seil am Kopf der Leiter-Anordnung
umgelenkt ist und dessen (zweite) Seiltrommel über einen
zweiten steuerbaren Hydraulikmotor antreibbar ist,
sowie mit Sensoren, mit denen die Position des Schlit
tens in Bezug auf die Leiter-Anordnung feststellbar ist.
Schrägaufzüge der bezeichneten Art werden dazu verwen
det, Dachdecker-Arbeiten oder Umzüge zu unterstützen.
Der auf dem Leiterpaket auf- und abbewegliche Schlitten
muß an seinem Seil nachgeführt werden, wenn die Leitern
aus- und eingefahren werden. Dieses Nachführen des Last
schlittens erfordert eine Koordination zwischen der
Ausfahrbarkeit der Leitern und dem Ein- und Ausziehen
des Schlittenseils. Ferner ist es erforderlich, daß der
Zielpunkt des Lastschlittens sowohl in seinem unteren
als auch in seinem oberen Bereich genau angefahren wird.
Herkömmlicherweise wird dies durch trainiertes Bedie
nungspersonal gemacht. Die Hub- und Senkbewegungen
erfordern lange Erfahrung. Für einen Anfänger ist es oft
schwierig, diese Tätigkeit auszuführen.
Eine einfache digitale Steuerung der Vorgänge eines
Schrägaufzuges ist daher im allgemeinen nicht
ausreichend, um einen ruck- und beschädigungsfreien
Betrieb durchzuführen.
Es ist bekannt, auf dem Gebiete der Lasthebevorrich
tungen Steuereinrichtungen zu verwenden, die mit einer
sogenannten Fuzzy-Einrichtung arbeiten. Die
Fuzzy-Einrichtung wird zur Bestimmung einer Vergrößerung
oder einer Verkleinerung des Öffnungsgrades eines Durch
fluß-Steuerventils verwendet. Hierzu sind erforderlich
Abweichungs-Erfassungseinrichtungen und bestimmte
Fuzzy-Steuerregeln, die auf der Grundlage der Tätigkeit
eines geübten Betriebsführers zur Steuerung der
Vorrichtung verwendet werden. Eine solche
Fuzzy-Steuerung ist bereits in der DE-OS 44 30 056
enthalten.
Es stellt sich die Aufgabe, speziell für einen Schräg
aufzug die Voraussetzungen zu schaffen, um diesen mit
einer Fuzzy-Regeleinrichtung zur Bestimmung eines
Betrages zur Vergrößerung oder Verkleinerung des
Öffnungsgrades eines Durchfluß-Steuerventils zu
versehen.
Speziell für Schrägaufzüge wird diese Aufgabe gelöst und
die Verwendung einer Fuzzy-Regeleinrichtung dadurch
vorbereitet, daß
der Drehwinkel oder die Winkelgeschwindigkeit der ersten
Seiltrommel als Basisparameter für die Ausfahrposition
oder Geschwindigkeit der Leiter-Anordnung
und
die Winkelgeschwindigkeit und der Drehwinkel der zweiten
Seiltrommel als Basisparameter für die Position und die
Geschwindigkeit des Schlittens gemessen werden,
sowie dadurch, daß die vorgenannten Parameter der
Fuzzy-Regeleinrichtung aufschaltbar sind.
Weiterhin wird vorgeschlagen, daß mit Hilfe von weiteren
Sensoren sowohl der Drehwinkel als auch die Winkelge
schwindigkeit der ersten Seiltrommel als Basisparameter
gemessen werden.
Mit der vorgenannten Anordnung und der entsprechend
programmierten Fuzzy-Regeleinrichtung läßt sich der
Lastschlitten an eine beliebig vorgegebene Halteposition
genau anfahren und die Gesamtfahrzeit des Lastschlittens
auch optimieren. Überdies wird eine gleichmäßige
Beschleunigung und ein gleichmäßiges Abbremsen des
Lastschlittens ermöglicht.
Ein weiterer Vorteil ist, daß Sensoren für die Position
des Schlittens relativ zur Leiteranordnung sich
lediglich am Fuß der untersten Leiter befinden müssen.
Auf Sensoren am oberen Leiterpaketende kann verzichtet
werden. Gerade dieser Verzicht auf Sensoren am oberen
Ende führt zu einer höheren Betriebssicherheit, da das
obere Leiterende üblicherweise hohen mechanischen
Beanspruchungen und einem raschen Verschleiß ausgesetzt
ist.
Schließlich ist noch möglich, das Nachführen des
Schlittenseils unter Halten des Lastschlittens unterhalb
der Position eines Positionssensors am Fuß der Leiter-An
ordnung zu ermöglichen.
Der Kernpunkt der Erfindung ist daher, daß Weg- und
Geschwindigkeitssensoren in einem System eingesetzt
werden, wobei die Seiltrommeln gewählt werden, mit denen
inkrementelle Geber verbunden werden. Denkbar ist aber
auch eine Messung direkt am Seil durch mitlaufende
Rollen u. dgl.
Darauf hinzuweisen ist auch, daß in der Fuzzy-Regel
einrichtung aus den Signalen für die Geschwindigkeit
innerhalb des Anhalteweges und der Position innerhalb
des Anhalteweges mit Hilfe von vorteilhafterweise zwölf
Fuzzy-Regeln auf die Stellgröße geschlossen wird.
Weiterhin ist der Regeleinrichtung ein Integrator
nachgeschaltet. Dem Signal für die Geschwindigkeit
innerhalb des Anhalteweges sind vorteilhafterweise vier
Fuzzy-Sets nichtlinear zugeordnet. Dem Signal für die
Position innerhalb des Anhalteweges sind vorteilhafter
weise drei Fuzzy-Sets zugeordnet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der
Zeichnung dargestellt.
Fig. 1 der Zeichnung zeigt einen Schrägaufzug in
schematischer Darstellung mit den für eine
Fuzzy-Regeleinrichtung erforderlichen Elementen.
Fig. 2, 3 und 4 zeigen schematische Darstellungen zur
Fuzzy-Steuerung.
Der in Fig. 1 dargestellte Schrägaufzug ist in seinen
Konstruktionselementen an sich bekannt und wird von
verschiedenen Herstellern produziert (bekannte
Firmennamen sind: Die Anmelderin, Firmen Klaas, Böcker,
Paus). Der Schrägaufzug, allgemein mit 100 bezeichnet,
besitzt ein Basisgestell 200, das im allgemeinen fahrbar
ist. Auf dem Basisgestell ist über eine hydraulische
Kolben-Zylinder-Anordnung 201 ein Leiterpaket 1
aufstellbar, mit dem je nach Betriebshöhe durch
teleskopisches Ausfahren eine entsprechend lange
Leiter-Anordnung gebildet wird.
Dies geschieht mit Hilfe eines ersten Seilzuges 2 für
das Leiterpaket, dessen erste Seiltrommel 3 über einen
steuerbaren Hydraulik-Motor 5 antreibbar ist. Dieser
Hydraulik-Motor 5 wird im allgemeinen über ein manuell
betätigtes Ventil 6 betrieben. Mit anderen Worten: Die
Leiter wird am Ort der Verwendung bis zu der gewünschten
Höhe nach Augenmaß durch eine Bedienungsperson ausge
fahren und dann stillgesetzt und gesichert.
Auf der Leiter-Anordnung auf- und abbewegbar ist ein
Lastschlitten 12 angeordnet, der auf dem Leiterpaket mit
Hilfe eines Schlittenseils 13 auf- und abgefahren werden
kann. Das Schlittenseil 13 wird auf einer zweiten
Seiltrommel 15 auf- und abgewickelt, wobei eine Umlen
kung am Kopf 1′ des Leiterpaketes erfolgt.
Weiterhin sind Sensoren vorhanden, bezeichnet mit den
Bezugszahlen 18 und 19, die sich am Fuße der Leiter
befinden, mit denen die Position des Lastschlittens 12
im unteren Bereich der Leiter festgestellt werden kann.
Auch ist ein Sensor 4 für Weg und Geschwindigkeit der
Seiltrommel 3 zugeordnet. Über eine Leitung 24 ist
dieser Sensor 4 verbunden mit einer Fuzzy-Steuer- und
Regeleinrichtung 20, mit der wie im folgenden
beschrieben, eine Steuerung der gesamten Anlage erfolgt.
Zu diesem Zwecke ist der zweiten Seiltrommel 15 ein
Sensor 16 für Weg und Geschwindigkeit zugeordnet. Dieser
Sensor, der im wesentlichen die Winkelgeschwindigkeit
und den Drehwinkel der zweiten Seiltrommel über
entsprechende Inkremental-Geber feststellt, mißt damit
die Basisparameter für die Position und die Geschwindig
keit des Schlittens 12, die er über eine Leitung 25 der
Regeleinrichtung 20 aufgibt. Die zweite Seiltrommel 15
für den Lastschlitten 12 wird betätigt durch einen
automatisch gesteuerten Hydraulik-Motor 17, dem ein
automatisch gesteuerten Hydraulik-Motor 17, dem ein
Durchfluß-Steuerventil 9 zugeordnet ist, welches über
eine Leitung 26 durch die Regeleinheit 20 ansteuerbar
ist. Der gesamte Hydraulik-Kreislauf wird noch durch
eine Hauptpumpe 10 mit Antriebsmotor 11 unter Druck
gehalten.
Für den Betrieb ist es notwendig, den Lastschlitten 12
in eine gewünschte Zielposition zu fahren. Diese
Position wird zunächst manuell angefahren; die Position
wird durch Betätigen eines Tasters in der Steuer- und
Regeleinrichtung 20 gespeichert. Danach ist durch
einfaches Tasten das automatische, gesteuerte Fahren
zwischen dem unteren Leiterende und der gespeicherten
Zielposition möglich.
Durch entsprechende und an sich bekannte Programmierung
wird bei Betätigung einer Taste AUF oder AB, die mit der
Regeleinrichtung verbunden ist, der Lastschlitten nach
einem bestimmten Geschwindigkeitsprofil beschleunigt.
Der Sensor 16 nimmt dabei indirekt die aktuelle Position
des Lastschlittens 12 auf. Kurz vor dem Erreichen der
Zielposition wird das Durchfluß-Steuerventil 9 so
betätigt, daß der Öffnungsquerschnitt sich verkleinert
und somit ein kontinuierliches Abbremsen des Lastschlit
tens 12 ermöglicht wird. Die Fuzzy-Regeleinrichtung
sorgt dafür, daß die Zielposition exakt angefahren wird
und das Fahren des Schlittens sowohl beim Auf- als auch
beim Abfahren einem bestimmten Geschwindigkeitsprofil
folgt. Die Positionssensoren 18, 19 stellen überdies
Referenzpunkte für die Position des Lastschlittens auf
dem Leiterpaket dar.
Ferner kann bei einem Aus- und Einfahren des Leiterpa
ketes mit Hilfe der manuell betätigten Ventilsteuerung 6
eine exakte Einhaltung der Schlittenposition aus dem
Leiterpaket gewährleistet werden, indem ein entspre
chendes Nachgeben des Schlittenseils 13 durch die Regel
einheit gesteuert wird. Gefordert wird ein automatisches
Nachführen des Lastschlittens beim Aus- und Einfahren
des Leiterpaketes. Störungen durch ein schlaffes Seil
sollen vermieden werden.
Mit dem manuell betätigten Ventil 6 fährt eine Bedie
nungsperson das Leiterpaket 1 ein oder aus. Die
Fuzzy-Regeleinrichtung übernimmt das Nachführen des Last
schlittens durch entsprechendes Drehen der Seiltrommel 15
mit dem Motor 17. Der Lastschlitten wird dabei üblicher
weise automatisch zwischen den beiden Positionssensoren
18, 19 am unteren Leiterpaket gehalten. Die Nachführ
regelung setzt sofort ein. Beim Ausfahren bzw. Einfahren
des Leiterpaketes muß sich der Lastschlitten auf dem
Leiterpaket 1 bewegen. Es wird also ein elektrisch
betätigtes Hydraulikventil für den Lastschlitten
angesteuert, damit dieser nicht gegen ein Ende des
Leiterpaketes fahren kann. Die Fuzzy-Regelung fährt den
Lastschlitten in den Erfassungsbereich des oberen
Positionssensors 19. Danach wird der Schlitten durch die
Regelung automatisch zwischen den Positionssensoren 18
und 19 gehalten.
Schließlich ist es auch noch möglich, eine Funkfern
steuerung 30 einzusetzen. Die Funkfernsteuerung kann
mit der Fuzzy-Regeleinrichtung in Kontakt treten.
Hierdurch entfallen herkömmliche Taster und somit auch
das am Leiterpaket angebrachte Kabelpaket.
Durch einen Kraftsensor 32 am Hebemechanismus für das
Leiterpaket kann über eine Leitung 23 ein Überschreiten
des Lastmomentes gemessen werden und ein Warnton
abgegeben und ein Abschalten der Hydraulikpumpe bewirkt
werden. Dieser Eingriff in die Regelung ist mittels
einer entsprechend programmierten Fuzzy-Regeleinrichtung
relativ einfach zu ermöglichen.
Wie sich aus einem Artikel über Steuern und Regeln mit
Fuzzy-Logik ergibt (de 21/93, S. 1759 bis 1762) sollte
gemäß beigefügter Fig. 2 der Weg des Lastschlittens in
mehrere Fuzzy-Regeln aufgeteilt werden. Dargestellt sind
hier vier derartige Regeln. Im vorliegenden Falle sollten
diese auf zwölf erweitert werden.
Weiterhin ist Fig. 3 dargestellt, daß dem Signal für die
Geschwindigkeit innerhalb des Anhalteweges vorteilhafter
weise vier Fuzzy-Sets nichtlinear zugeordnet sind,
während dem Signal für die Position innerhalb des
Anhalteweges vorteilhafterweise drei Fuzzy-Sets
zugeordnet sind ( Fig. 4).
Claims (5)
1. Schrägaufzug (100) mit einem teleskopierbaren
Leiterpaket (1), das je nach Betriebshöhe eine
entsprechend lange Leiter-Anordnung bildet und mit Hilfe
eines ersten Seilzuges (2), dessen (erste) Seiltrommel
(3) über einen steuerbaren Hydraulikmotor (5) antreibbar
ist, aus- und einfahrbar ist
und mit einem auf der Leiter-Anordnung auf- und abbeweg lichen Schlitten (12), der mit Hilfe eines zweiten Seilzuges (13), dessen Seil am Kopf der Leiter-Anordnung umgelenkt ist und dessen (zweite) Seiltrommel (15) über einen zweiten steuerbaren Hydraulikmotor (17) antreibbar ist,
sowie mit Sensoren (18, 19), mit denen die Position des Schlittens (12) in Bezug auf die Leiter-Anordnung feststellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß für eine zur Bedienung des Schrägaufzuges zum Einsatz kommende Fuzzy-Regeleinrichtung (20) zur Bestimmung eines Betrages zur Vergrößerung oder Verkleinerung des Öffnungsgrades eines Durchfluß-Steuerventils (9) des zweiten Seiltrommel-Motors
und mit einem auf der Leiter-Anordnung auf- und abbeweg lichen Schlitten (12), der mit Hilfe eines zweiten Seilzuges (13), dessen Seil am Kopf der Leiter-Anordnung umgelenkt ist und dessen (zweite) Seiltrommel (15) über einen zweiten steuerbaren Hydraulikmotor (17) antreibbar ist,
sowie mit Sensoren (18, 19), mit denen die Position des Schlittens (12) in Bezug auf die Leiter-Anordnung feststellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß für eine zur Bedienung des Schrägaufzuges zum Einsatz kommende Fuzzy-Regeleinrichtung (20) zur Bestimmung eines Betrages zur Vergrößerung oder Verkleinerung des Öffnungsgrades eines Durchfluß-Steuerventils (9) des zweiten Seiltrommel-Motors
- - der Drehwinkel oder die Winkelgeschwindigkeit der ersten Seiltrommel (3) als Basisparameter für die Ausfahrposition oder Geschwindigkeit der Leiteranordnung und
- - die Winkelgeschwindigkeit und der Drehwinkel der zweiten Seiltrommel (25) als Basisparameter für die Posi tion und die Geschwindigkeit des Schlittens (12) gemessen werden, und die vorgenannten Parameter der Fuzzy-Regeleinrichtung (20) aufschaltbar sind.
2. Schrägaufzug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß mit Hilfe von Sensoren (4) sowohl der Drehwinkel als
auch die Winkelgeschwindigkeit der ersten Seiltrommel
(3) als Basisparameter gemessen werden.
3. Schrägaufzug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß Sensoren (18, 19) für die Position
des Schlittens (12) relativ zur Leiter-Anordnung sich
lediglich am Fuß der untersten Leiter befinden.
4. Schrägaufzug nach Anspruch 1 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Nachführen des Schlittenseils
unter Halten des Lastschlittens (12) im Bereich der
Position eines Positionssensors (19) am Fuß der
Leiter-Anordnung ermöglicht ist.
5. Schrägaufzug nach wenigstens einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der
Fuzzy-Regeleinrichtung (20) aus den Signalen für die
Geschwindigkeit innerhalb des Anhalteweges und der
Position innerhalb des Anhalteweges mit Hilfe von
Fuzzy-Regeln auf die Stellgröße für das Durchfluß-Steuer
ventil (9) geschlossen wird.
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Owner name: HOFFMEISTER, HELMUT, DR., 48147 MUENSTER, DE |
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D2 | Grant after examination | ||
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Owner name: TEUPEN MASCHINENBAU GMBH, 48599 GRONAU, DE |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20130101 |